Originaire d'Yvetot, en Seine-Maritime, Pierre Martot fait des études de psychologie clinique à Paris-Sorbonne. Il exerce d'abord la profession de psychologue clinicien, puis devient journaliste. Il est acteur depuis 1986. Il a tourné au cinéma sous la direction de Claude Chabrol, Jean-Pierre Mocky, Enki Bilal, Philippe Garrel… On le voit aussi au théâtre dans des pièces de Sophocle, Shakespeare, Bertolt Brecht, Henrik Ibsen, Peter Handke, Beaumarchais. Il y joue les rôles d'Œdipe-roi, Créon, le comte Almaviva…
C'est la télévision qui le révèle au grand public avec de nombreuses apparitions dans des séries télévisées, en particulier dans le rôle de capitaine de police Léo Castelli au sein de la série télévisée Plus belle la vie dès 2004.
En , il commence un cycle de lectures publiques de grandes œuvres de la littérature française et universelle: Pascal Quignard, Percival Everett, Karl Ove knausgaard, Jorge Semprun, Mario Vargas Llosa, Albert Camus, Rainer Maria Rilke, Raymond Queneau, Marguerite Duras, Jacques Lacan, Annie Ernaux, Patrick Modiano, JMG Le Clézio, Alaa El Aswany, Victor Hugo, Minh tran Huy, John Freeman.
En 2015, Il a également été filmé par Gérard Courant pour son anthologie Cinématon. Il est le numéro 2880 de la collection.
En 2021, il revient au théâtre dans le rôle du Comte Almaviva dans la pièce de Beaumarchais La Mère Coupable, mise en scène par Laurent Hatat.
La même année, il adapte le Mythe de Sisyphe d'Albert Camus pour le théâtre. Ce spectacle est en tournée depuis 2024 dans de nombreuses villes en France et en Suisse (Paris, Carcassonne, Agen, Toulon, Vienne, Eu, Moulin d'Andé, Neuchâtel, Genève, Rochecorbon, Lourmarin, Festival Nuits de l'enclave à Valréas, Centre pénitentiaire Fleury-Mérogis, Antibes…). Il constitue l'un des grands succès du festival d'Avignon Off 2024 et 2025.
2021-2022: La Mère Coupable ou l'autre Tartuffe, de Beaumarchais adaptation de Laurent Hatat et Thierry Piasecki
2023-: Le Mythe de Sisyphe d'Albert Camus. adaptation et jeu. mise en scène en collaboration artistique avec Jean-Claude Fall. Création au Lavoir Moderne Parisien puis tournée.
2026: Roméo et Juliette William Shakespeare festival 909 mise en scène Arnaud Aldigé.
